CN111269585B - 一种荧光染料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种荧光染料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种荧光染料，其制备方法以及在基因检测和核酸检测中的应用。本发明的荧光染料，采用了价格低廉的3‑氟甲苯作为原料，极大的降低了成本；同时，采用廉价的铁催化剂，利用氧气作为氧化剂进行氧化反应，也在很大程度上降低了后处理过程中的繁琐。同时，本发明的制备方法产率高，合成过程中未使用液溴、吡啶等强腐蚀性材料和毒性较大的原料，更加安全、绿色环保。

Description

一种荧光染料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及荧光化合物技术领域，具体涉及一种荧光染料，其制备方法以及在基因检测和核酸检测中的应用。
背景技术
小分子有机荧光染料如BODIPY、氧杂蒽、香豆素以及菁染料由于其特有的高敏感性、高选择性的特点，被广泛应用于社会生活的各个领域。在荧光成像、生物诊断领域，有机荧光染料较高的敏感性、对组织无辐射伤害的特点，被应用于生物样本的生物成像，克服了传统X光成像生物诊断中的辐射伤害强、价格昂贵等缺点；在环境检测领域，由于荧光染料的荧光性质会随环境的极性、折射率以及粘度的影响，而发生变化，因此可以用于环境检测方面；荧光染料的优良光学性质以及低毒性的特点，可以直接用于生物体，有效地进行蛋白质、核酸等标记。
氧杂蒽荧光染料主要包括氮取代氧杂蒽类与羟基取代氧杂蒽类。由于它们杰出的光物理性质，如高的摩尔消光系数，优秀的荧光量子产率及高的耐光性等，被广泛地应用于荧光成像及生物传感领域，还可以用作染料中的激发介质、生物应用中的荧光标记物。
公开号为WO97/39064(公开日为1997年10月23日)的国际申请公开了一种氟化氧杂蒽荧光染料，但是在该专利中，氟化氧杂蒽荧光染料的合成方法步骤繁琐，产率较低，且使用到液溴等强腐蚀性材料和吡啶等毒性较大的原料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种荧光染料及其制备方法，该荧光染料的合成步骤简单、产率高、成本低，绿色环保。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
第一方面，本发明提供了一种荧光染料，所述荧光染料具有如下所示的结构式：
Figure BDA0002408171370000021
第二方面，本发明提供了一种用于制备第一方面所述的荧光染料，包括以下步骤：
S1.将3,6-二羟基-呫吨-9-酮溶于乙醇中，在催化剂的存在下，于氢气中搅拌反应4～8h；反应结束后，去除催化剂，提取粗产物溶于四氢呋喃中，加入碳酸氢钠；将反应体系冷却到5℃以下，将叔丁基二甲基氯硅烷的四氢呋喃溶液滴加到所述反应体系中，发生反应；反应完成后过滤除去不溶物，浓缩去除溶剂，得产物a；
S2.将产物a与二异丙基氨基锂于溶剂中混合均匀，加入3-氟甲苯，搅拌发生反应；反应完毕后，浓缩去除溶剂，加入石油醚打浆，过滤后得中间产物b；
S3.将中间产物b溶于乙醇、水和二氯甲烷的混合溶剂中，在催化剂和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物的存在下，于氧气氛围下搅拌反应24h以上；反应结束后，收集产物，得所述荧光染料。
进一步地，步骤S1中，所述催化剂为兰尼镍。
进一步地，步骤S1中，加入叔丁基二甲基氯硅烷后，控制反应温度为5～10℃。
进一步地，步骤S2中，所述将产物a与二异丙基氨基锂于溶剂中混合均匀具体为：将产物a溶于四氢呋喃中，于0～3℃条件下滴加二异丙基氨基锂的四氢呋喃溶液，搅拌均匀。
进一步地，步骤S2中，反应完毕后，加入甲醇淬灭反应。
进一步地，步骤S3中，所述混合溶剂中，乙醇、水和二氯甲烷的体积比为1:2:2。
进一步地，步骤S3中，所述催化剂为硝酸铁。
进一步地，步骤S3中，反应结束后，用盐酸调节pH至4～5，浓缩去除有机溶剂；接着用甲苯萃取产物，将萃取液浓缩，用石油醚和乙酸乙酯重结晶，得所述荧光染料。
第三方面，本发明还提供了第一方面所述的荧光染料在基因检测和核酸检测中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明的荧光染料，采用了价格低廉的3-氟甲苯作为原料，极大的降低了成本；同时，采用廉价的铁催化剂，利用氧气作为氧化剂进行氧化反应，也在很大程度上降低了后处理过程中的繁琐。另外，本发明的制备方法产率高，合成过程中未使用液溴、吡啶等强腐蚀性材料和毒性较大的原料，更加安全、绿色环保。
附图说明
图1为本发明的荧光染料的合成工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
1.制备产品a
将3,6-二羟基-呫吨-9-酮(228克)溶于1升乙醇中，向溶液中加入兰尼镍1.0克，溶液在一个大气压的氢气中搅拌4小时。过滤除去催化剂兰尼镍，浓缩溶剂后将粗产物溶于1升四氢呋喃中，加入250克碳酸氢钠，然后将反应体系冷却到5摄氏度。310克叔丁基二甲基氯硅烷溶入500毫升四氢呋喃中，滴加到上述反应体系中。反应温度维持在5～10摄氏度。反应完成后过滤除去不溶物，浓缩掉大部分溶剂，得到401克产品a。
产品a的结构式为：
Figure BDA0002408171370000041
1H NMR：CDCl3,δ＝7.20(d,J＝8.4Hz,2H),6.33(dd,J＝8.4,2.4Hz,2H),6.24(d,J＝2.4Hz,2H),3.84(s,2H),0.91(s,18H),0.08(s,12H).
2.制备中间产物b
将产品a(401克)溶于2升四氢呋喃中，将温度降到0～3摄氏度，滴加二异丙基氨基锂的四氢呋喃溶液(300毫升，浓度2.0摩尔每升)。搅拌2小时后，加入3-氟甲苯(110克)，室温搅拌24小时。反应完毕后，加入100毫升甲醇淬灭反应。将反应体系中的大部分溶剂浓缩，加入石油醚(300毫升)打浆。过滤后得到产品240克(产率87％)，即为中间产物b。
中间产物b的结构式为：
Figure BDA0002408171370000051
1H NMR：CDCl3,δ＝7.02-6.85(m,6H),6.33-6.27(m,4H),5.34(s,1H),4.98(br s,2H),2.35(s,3H).
3.制备目标荧光染料
奖中间产物b溶于乙醇，水，和二氯甲烷(1：2：2)的混合溶剂，加入14.5克硝酸铁，和1.56克2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物。反应体系在一个大气压的氧气氛围中搅拌28小时。用盐酸调节pH到4～5，浓缩掉大部分有机溶剂，用甲苯萃取产物，萃取液浓缩，用石油醚和乙酸乙酯重结晶得到目标产物(221克，产率84％)。
目标荧光染料的结构式：
Figure BDA0002408171370000052
1H NMR：CDCl3,δ＝11.0(br s,1H),7.93-7.94(m,2H),7.35-7.40(m,2H),6.85(d,J＝8.4Hz,2H),6.43(dd,J＝8.4,2.4Hz,2H),6.34(d,J＝2.4Hz,2H),5.04(br s,2H),5.34(s,1H).
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种荧光染料的制备方法，所述的荧光染料具有如下所示的结构式：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1.将3,6-二羟基-呫吨-9-酮溶于乙醇中，在催化剂的存在下，于氢气中搅拌反应4~8h；反应结束后，去除催化剂，提取粗产物溶于四氢呋喃中，加入碳酸氢钠；将反应体系冷却到5℃以下，将叔丁基二甲基氯硅烷的四氢呋喃溶液滴加到所述反应体系中，发生反应；反应完成后过滤除去不溶物，浓缩去除溶剂，得产物a；
S2.将产物a与二异丙基氨基锂于溶剂中混合均匀，加入3-氟甲苯，搅拌发生反应；反应完毕后，浓缩去除溶剂，加入石油醚打浆，过滤后得中间产物b；
S3.将中间产物b溶于乙醇、水和二氯甲烷的混合溶剂中，在催化剂和2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物的存在下，于氧气氛围下搅拌反应24h以上；反应结束后，收集产物，得所述荧光染料。
2.根据权利要求1所述的一种荧光染料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述催化剂为兰尼镍。
3.根据权利要求1所述的一种荧光染料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，加入叔丁基二甲基氯硅烷后，控制反应温度为5~10℃。
4. 根据权利要求1所述的一种荧光染料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述将产物a与二异丙基氨基锂于溶剂中混合均匀具体为：将产物a溶于四氢呋喃中，于0~3 ℃条件下滴加二异丙基氨基锂的四氢呋喃溶液，搅拌均匀。
5.根据权利要求1所述的一种荧光染料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，反应完毕后，加入甲醇淬灭反应。
6. 如权利要求1所述的一种荧光染料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述混合溶剂中，乙醇、水和二氯甲烷的体积比为1 : 2 : 2。
7.如权利要求1所述的一种荧光染料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述催化剂为硝酸铁。
8.如权利要求1所述的一种荧光染料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，反应结束后，用盐酸调节pH至4~5，浓缩去除有机溶剂；接着用甲苯萃取产物，将萃取液浓缩，用石油醚和乙酸乙酯重结晶，得所述荧光染料。
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